动物研究生物音乐性,探讨不同物种是否能够表现出认识音乐的节奏和节拍等方面的行为,依然是生物学与心理学交叉领域中的一个诱人课题。现在,这只获得全球声誉的加利福尼亚海狮终于回来了:她在一项新的研究中扮演主角,展现出的节奏精确度不亚于甚至优于人类。
罗南在2013年首次在世界舞台上亮相,当时大学的长海洋实验室的研究人员报告说,不仅她能随着节拍摇头,还能根据她之前未听过的节奏和音乐调整她的点头。在这项将于5月1日发表在《自然》期刊《科学报告》上的新研究中,罗南的研究团队展示了她的同步表现与人类相当或更好,并且她在保持节奏任务中的一致性优于人类。
为了更好地匹配罗南对节拍的反应方式,研究人员让10名加州大学圣克鲁斯分校的本科生按自己的喜好用手臂进行流畅的上下运动,以配合打击乐节拍的节拍器。播放了三种节奏:每分钟112、120和128次,罗南之前并未接触过112和128 BPM。
在每分钟120次的节拍下,这是罗南最熟练的节奏,新的研究首席作者、加州大学圣克鲁斯分校海洋科学研究所的长期研究员彼得·库克表示,根据数据显示,罗南的平均击打精度在节拍的15毫秒内。相比之下,人类的眨眼时间大约是150毫秒。
“她的精确度令人难以置信,从一个循环到另一个循环的变动仅约为一次眨眼的十分之一,”库克说,他还是佛罗里达新学院的比较神经科学家。“有时,她可能会提前五毫秒击中节拍,有时可能会晚十毫秒。但是她基本上是一次又一次地击中节奏的靶心。”
研究人员强调,罗南完全控制她的参与。她并不缺乏食物,也不因为选择不参与而受到惩罚,她的训练结构反映了这种自主性:她每次实验开始前,都会爬上指定的坡道站,放松等待实验开始。一旦准备好,她会调整自己的位置并表示准备开始。如果在任何时候她选择退出,她可以自由地返回她的池塘,而不会有任何负面后果。
回顾罗南的职业生涯
罗南于2008年出生于野外,但因营养不良多次搁浅。在经历了三次搁浅,以及在2009年被发现走在1号公路后,监管机构最终认为她无法被放归。因此,加州大学圣克鲁斯分校在2010年收养了她,她成为了海豹实验室的永久成员。
该实验室由加州大学圣克鲁斯分校研究科学家兼副教授科琳·瑞克穆斯领导,采用合作训练方法研究海洋哺乳动物的行为和生理。包括罗南在内的常驻研究动物参与了多种项目,以帮助研究团队探索这些两栖科目的内心世界。 例如学习和记忆、感官生物学和潜水生理学的研究。
换句话说,罗南并不只是每天在实验室中练习她的节奏。团队估计,在过去的12年中,她参与了大约2000个节奏练习——每个练习仅持续10到15秒。有时,这些实验间隔的年份是为了让她专注于其他研究领域。
“她绝对没有被过度训练,”库克说。“实际上,如果你将自她来到我们这里以来罗南的节奏曝光时间加起来,它可能远远小于一个典型1岁孩子所听到的。”
罗南的原始节奏研究受到塔夫茨大学的阿尼·帕特尔及其同事的启发,他们研究了名为“雪球”的宠物鹦鹉间歇性的节奏保持行为,此鹦鹉自发“跳舞”至后街男孩的音乐。由于人类和鹦鹉都是模仿者,鹦鹉的研究导致了一个理论,即支持声音学习的大脑变化也是以节奏移动的前提。
海狮未显示出学习新言语的能力,因此2013年的罗南研究引起了轰动,因为它挑战了节奏的声乐学习理论。但在研究之后,一些著名的生物音乐理论家声称她的表现并不像人类那么精确和可靠。
他们建议,罗南可能没有确切地做与人类相同的事情,因此她无法依赖相同的生物机制来感知并随节奏移动。库克和瑞克穆斯因此再次测试了罗南,以查看她是否有所改善,并将她的表现与执行类似任务的人类进行比较。
在今天的新研究中,他们发现,罗南在每个测试节奏上都更加精确和一致。在与加州大学圣克鲁斯学生的节拍较量中,她毫不逊色。研究作者随后使用学生的表现来模拟10,000人进行相同节奏行为的理论表现。
根据该模型,罗南的节拍保持可靠性位于99百分位。
如今,重达170磅的她16岁,团队表示罗南正处于“青春期”这只被管理的母海狮的最佳状态。与她日复一日相处超过十年,研究人员对罗南非常敏锐。他们知道她聪明,但也充满活力。和我们一样,她的表现随着练习而变得更好。
“这项研究最重要的结果之一是,成熟和经验是重要的,”瑞克穆斯说。“这不仅仅是对节奏表现的测试。这反映了她的认知行为以及她随着时间的推移记忆和完善的能力。”
还有一点:罗南也想表现得好。每当她走上测试平台时,都是因为她想,瑞克穆斯解释说。如果罗南不想,那天就不会有测试。“她有动力。对她来说,这是一场她知道如何获胜的游戏,”瑞克穆斯说,“而且她喜欢随之而来的鱼。”
罗南的涟漪效应
罗南的研究进展对科学界产生了深远的影响,为比较认知的研究贡献了不断增长的成果。从一只渴望而好奇的孤儿海狮到节奏感知研究的重要人物,她的旅程超出了所有预期。她的能力挑战了现有的关于哪些物种可以感知并产生节奏的范式,为动物认知能力的研究打开了新大门。
团队在2013年的论文激励了对各种物种的后续研究,包括灵长类动物、大象、鸟类,当然还有人类。随着加州大学圣克鲁斯的研究人员继续分析和分享发现,他们仍然致力于促进跨物种的节奏感知更大理解——而罗南的最近工作将进一步推动这一目标。
不是偶然
罗南的故事不仅仅是关于一只海狮。库克说他常听到的一个问题是,为什么狗不能跳舞。我们的狗朋友们经常接触音乐,但似乎并没有像罗南那样做出有节奏的动作。库克用自己的问题来回应:有多少人尝试以明确的节奏方式训练狗跳舞?
答案是:不多。“如果你说狗不能跳舞,你必须从经验上评估这一点——真正给予狗足够多的机会得到关于节奏运动的非常精确的反馈,看看它们表现如何,”库克说。“如果你花足够的时间,我会非常惊讶如果你得不到边牧做罗南所做的事情。”
但这并不是要教动物一个有趣的派对把戏。库克和全球类似的研究者寻求更好地理解的是认知的进化、模式识别的普遍性,以及人类和非人类大脑处理周围世界的复杂方式。
“罗南的新研究突显了经验、成熟以及在受控实验室环境中进行精细训练的重要性,以评估这些问题,”库克总结道。
论文的其他共同作者包括研究人员卡森·霍德和安德鲁·劳斯,他们也同时与加州大学圣克鲁斯的海洋科学研究所和佛罗里达新学院合作。